Какие параметры характеризуют кинематическую схему металлорежущего станка?

Анализ кинематической схемы металлорежущих станков

Изучить метод классификации металлорежущих станков и обозначение их моделей;

изучить основные условные обозначения передач и механизмов металлорежущих станков;

определить передаточное отношение различных передач.

В России принята разработанная экспериментальным научно- исследовательским институтом металлорежущих станков (ЭНИИМС), единая система классификации и условного обозначения станков. Обозначение модели станка состоит из трех или четырех цифр и иногда с добавлением прописных букв (А, Ж, М, Н и т. д.). Буквы после первой или второй цифры указывают на то, что станок является модернизированным, а буквы в конце цифр означают видоизменения (модификацию) базовой модели станка. Первая цифра указывает группу, вторая обозначает тип станка в пределах данной группы, третья и четвертая характеризует технологические особенности.

Например, модель станка 1К62 означает:

1- станок относится к группе токарных;

6 – тип станка-винторезный;

2 – высота центров в 200 мм.

Модель станка 2А150

2 – Станок сверлильной группы;

А – указывает на модернизацию базовой модели 2150;

1 – вертикально-сверлильный тип станка;

50 – наибольший диаметр сверления – 50 мм.

Модель станка 7А520 означает

7- станок протяжной группы;

5 – тип станка (горизонтально-протяжной);

20 – тяговое усилие 20 т.

Современные металлорежущие в зависимости от технологических методов обработки, характеризующихся типом станка, видом режущего инструмента и родом обрабатываемых поверхностей, делятся на следующие группы:

2 – сверлильные и расточные;

3 – шлифовальные и доводочные;

5 – зубо и резьбообрабатывающие;

7 – строгальные, долбежные и протяжные;

Движение узлов металлорежущих станков делят на движение резания и установочные.

Движение резания подразделяют на главное движение и движение подачи.

Под основным движением подачи понимают движение, определяющее скорость деформирования металла и отделения стружки. Это движение определяет скорость резания.

Под движением подачи понимают движение, обеспечивающие непрерывность врезания режущего лезвия инструмента в новый слой металла.

Движения, при которых с обрабатываемой заготовки металл не срезается и не изменяется состояние обработанной поверхности заготовки, называют установочными. Главное движение и движение подачи могут быть непрерывными (точение, сверление, шлифование и т. д.) и прерывистыми (строгание, долбление).

Для осуществления главного движения и движения подачи в станках существует привод, под которым понимают совокупность устройств, передающих движение от источника к рабочим органам станка. Приводы могут быть механическими, гидравлическими, пневматическими, электрическими.

Передачей называют механизм, передающий движение от одного элемента к другому (свала на вал) или преобразующий одно движение в другое (вращательное в поступательное). В передаче элемент, передающий движение, называют ведущим, а элемент, получающий движение, — ведомым.

В коробках скоростей и подач станков используют передачи: ременные, цепные, зубчатые, червячные, реечные, винтовые. На кинематических схемах станков их обозначают условными символами (таблица 3.23).

Условные обозначения элементов передач и механизмов металлорежущих станков

Каждая передача характеризуется передаточным отношением.

Передаточным отношением называют число, показывающее, во сколько раз частота вращения ведомого элемента меньше или больше частоты вращения ведущего элемента:

где i — передаточное отношение передачи; nвм, (n2) – частота вращения ведомого вала; nвщ, (n1) – частота вращения ведущего вала.

Передаточное отношение цепи, состоящей из последовательного включения передаточных отношений отдельных передач, равно произведению передаточных отношений отдельных передач

Частота вращения последнего звена цепи определяется путем составления кинематического уравнения по формуле

Ременная передача (рис. 3.41, а) осуществляется плоскими 3, клиновыми или круговыми ремнями через шкивы 1, 2, закрепленные на ведомом и ведущим валах. Передаточное отношение передачи

где d1 и d2— диаметры шкивов ведущего и ведомого валов, мм; — коэффициент проскальзывания ремня ( = 0,96…0,99).

Цепная передача (рис. 3.41, б) осуществляется роликовой 1 или бесшумной цепью, соединяющей ведомую 2 и ведущую 3 звездочки. Передаточное отношение передачи

где Z1 и Z2— числа зубьев ведущей и ведомой звездочек

Зубчатая передача (рис. 3.41. в, г) состоит из цилиндрических (прямозубых или косозубых) или конических зубчатых колес. Передаточное отношение передачи

где Z1 и Z2 — числа зубьев ведущего и ведомого зубчатых колес.

Рис. 3.41. Передачи и механизмы

I zUvOT8nMS7dVCg1x07VQUiguScxLSczJz0u1VapMLVayt+PlAgAAAP//AwBQSwMEFAAGAAgAAAAh AHBlvZPDAAAA2wAAAA8AAABkcnMvZG93bnJldi54bWxEj0FrAjEUhO8F/0N4greaXUGrq1FEKBRp D1URj4/kuVncvCybuK7/vikUehxm5htmteldLTpqQ+VZQT7OQBBrbyouFZyO769zECEiG6w9k4In BdisBy8rLIx/8Dd1h1iKBOFQoAIbY1NIGbQlh2HsG+LkXX3rMCbZltK0+EhwV8tJls2kw4rTgsWG dpb07XB3CmaXnPQ0q6vz4hTv3dv2037ttVKjYb9dgojUx//wX/vDKJjk8Psl/QC5/gEAAP//AwBQ SwECLQAUAAYACAAAACEABKs5XgABAADmAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlw ZXNdLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQAIwxik1AAAAJMBAAALAAAAAAAAAAAAAAAAADEBAABfcmVs cy8ucmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQAzLwWeQQAAADkAAAASAAAAAAAAAAAAAAAAAC4CAABkcnMv cGljdHVyZXhtbC54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAcGW9k8MAAADbAAAADwAAAAAAAAAAAAAAAACf AgAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA9wAAAI8DAAAAAA== «>
Червячная передача (рис. 3.41 д) состоит из ведущего червяка (винта) и ведомого зубчатого червячного колеса и предназначена для резкого снижения частоты вращения ведомого вала. Если резьба червяка имеет k заходов, а червячное колесо имеет Z зубьев, то передаточное отношение передачи.

Реечная передача (рис. 3.41 е) преобразует вращательное движение реечного зубчатого колесо или червяка в поступательное движение зубчатой рейки. Если речное колесо имеет Z зубьев, а модуль зубьев рейки равен m мм, то за n оборотов реечного колеса рейка перемещается на величину S, мм:

Винтовая передача (рис. 3.41. ж) состоит из винта и гайки и служит для преобразования вращательного движения винта в поступательное движение гайки. Если шаг резьбы винта равен t мм, число заходов резьбы k, то за n оборотов ходового винта гайка переместится в осевом направлении на величину S, мм:

Для анализа движений различных органов станка применяют их кинематические схемы.

Под кинематической схемой металлорежущего станка понимают условное изображение всех механизмов и передач, которые передают движение от привода к исполнительным органам станка.

I zUvOT8nMS7dVCg1x07VQUiguScxLSczJz0u1VapMLVayt+PlAgAAAP//AwBQSwMEFAAGAAgAAAAh AMPxiOjEAAAA2wAAAA8AAABkcnMvZG93bnJldi54bWxET9tqwkAQfS/0H5Yp9EV0Y/FSYjZSlEIp IngB6duYnWaD2dmQXTX267sFoW9zONfJ5p2txYVaXzlWMBwkIIgLpysuFex37/1XED4ga6wdk4Ib eZjnjw8ZptpdeUOXbShFDGGfogITQpNK6QtDFv3ANcSR+3atxRBhW0rd4jWG21q+JMlEWqw4Nhhs aGGoOG3PVkG1Xn4ehl/n3iqsxs78YG90OpJSz0/d2wxEoC78i+/uDx3nT+Hvl3iAzH8BAAD//wMA UEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAASrOV4AAQAA5gEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5 cGVzXS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEACMMYpNQAAACTAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAAAxAQAAX3Jl bHMvLnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEAMy8FnkEAAAA5AAAAEgAAAAAAAAAAAAAAAAAuAgAAZHJz L3BpY3R1cmV4bWwueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAMPxiOjEAAAA2wAAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAA nwIAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPcAAACQAwAAAAA= «>

Рис. 3.42. Кинематическая схема токарного станка модель 16К20Ф3С32

На рис. 3.42 показана упрощенная кинематическая схема патронно-центрового токарного станка модель 16К20Ф3С32.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Краткие сведения о классификации станков.

2. Кинематика станков.

3. Кинематическое уравнение цепи

1. Классификация металлорежущих станков.

2. Какие движения существуют у металлорежущих станков?

3. Что называется передаточным отношением?

ГЛАВА 4

ТЕСТЫ

Структура теста

1. Основы строения и свойства материалов. Фазовые превращения

1.1. Структура материала.

1.2. Пластическая деформация и механические свойства металлов.

1.3. Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Основные типы диаграмм состояния.

1.4. Диаграмма «железо – цементит».

2. Основы термической обработки и поверхностного упрочнения сплавов.

2.1. Основы термической обработки.

2.2. Отжиг и нормализация сталей.

2.3. Закалка и отпуск стали.

2.4. Химико-термическая обработка. Поверхностная закалка.

3. Конструкционные металлы и сплавы.

3.1. Конструкционные стали.

3.3. Медь и сплавы на её основе.

3.4. Алюминий и сплавы на его основе.

4. Пластмассы, резины, электротехнические материалы.

4.2. Резиновые материалы.

4.3. Материалы с особыми электрическими свойствами.

4.4. Материалы с особыми магнитными свойствами.

КИНЕМАТИКА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

Принцип работы ГАЭС

Ø Во время минимальной нагрузки (ночью) генераторы ГАЭС переходят в двигательный режим, а турбины в насосный. Такие агрегаты называются оборотными. Вода перекачивается с нижнего бассейна в верхний бассейн по трубопроводу.

Ø Во время максимальной нагрузки вода скидывается вниз. Генераторы вырабатывают ЭЭ.

ГАЭС выравнивает график нагрузки.

ГАЭС Украины:

Для анализа движений различных органов станков применяются упрощённые, условные графические схемы механизмов, дающие наглядное представление о кинематике станков и в некоторой степени представление об их конструкции. Такие схемы называются кинематическими, и для их вычерчивания применяют условные обозначения (согласно ГОСТ 2.770–68).

Кинематическая схема станка состоит из отдельных кинематических цепей. Под кинематической цепью станка понимают совокупность ряда передач, обеспечивающих передачу движений от начального звена к конечному, например, от электродвигателя к шпинделю. Кинематические цепи состоят из отдельных элементов, называемых звеньями. Два взаимодействующих между собой звена составляют кинематическую пару или передачу. Передачи передают движение от одного звена к другому или преобразуют одно движение в другое, например, вращательное в поступательное.

Кинематическая схема станка состоит из отдельных кинематических цепей. Под кинематической цепью станка понимают совокупность ряда передач, обеспечивающих передачу движений от начального звена к конечному, например, от электродвигателя к шпинделю. Кинематические цепи состоят из отдельных элементов, называемых звеньями. Два взаимодействующих между собой звена составляют кинематическую пару или передачу. Передачи передают движение от одного звена к другому или преобразуют одно движение в другое, например, вращательное в поступательное.

В передаче элемент, передающий движение, называется ведущим, а получающий движение – ведомым. Основным параметром передачи является передаточное отношение ( i ), которое показывает во сколько раз частота вращения ведомого элемента ( n2 ) больше или меньше частоты вращения ведущего элемента ( n1 ):

Передаточное отношение кинематической цепи равно произведению передаточных отношений всех последовательно соединённых передач, составляющих данную цепь:

iц = i1 . i2 . i3 . … . in.

Наиболее часто применяются шесть типов передач, комбинации которых позволяют создать самые разнообразные машины и механизмы – ремённые, цепные, зубчатые с цилиндрическими (оси параллельны) и коническими (оси перпендикулярны) колесами, червячные, реечные и винтовые

Для обеспечения регулирования частоты вращения шпинделя в кинематических цепях металлорежущих станков используются следующие механизмы (рис. 2):

1. Паросменные колёса (рис. 2, а), устанавливающиеся с помощью шпоночных или шлицевых соединений на ведущем 1 и ведомом 2 валах. Для изменения частоты вращения ведомого вала колёса снимают с валов и меняют местами или устанавливают другую пару колёс.

Читайте также  Как гравировать на металле в домашних условиях?

Рис. 2. Механизмы металлорежущих станков:

а – паросменные колёса; б – блок подвижных колёс;

в – механизм перебора; г, д – реверсивные механизмы

2. Блоки подвижных зубчатых колёс (рис. 2, б) обеспечивают быстрое переключение скоростей. Колёса z1, z3, z5 жёстко насажены на вал 1. Блок,, объединяющий колёса z2 , z4 , z6 , перемещаясь по валу 2, обеспечивает три передаточных отношения:

i1 = z1 / z2 ; i2 = z3 / z4 ; i3 = z5 / z6.

Используются подвижные блоки с двумя, тремя и, реже, с четырьмя колёсами.

3. Механизм перебора (рис. 2, в) обеспечивает передачу вращения от ведущего шкива прямо на шпиндель 1 (муфта М включена i1 = 1) либо через шестерни перебора и вал 2 на шпиндель (муфта М выключена):

i2 = (z1 / z2) . (z4 / z3).

Перебор позволяет резко снизить частоту вращения шпинделя, например, при нарезании резьбы.

4. Реверсивный механизм из цилиндрических зубчатых колёс (рис. 2, г) обеспечивает вращение ведомого вала 2 в прямом и обратном направлении. С помощью кулачковой муфты М вращение от вала 1 к валу 2 передаётся либо через колёса z1, zn, z2, тогда направление вращения вала 2 совпадает с направлением вращения вала 1, либо через колёса z3, z4, тогда направление вращения вала 2 не совпадает с направлением вращения вала 1.

5. Реверсивный механизм с коническими зубчатыми колёсами (рис.2, д) применяется в тех случаях, когда ведомый и ведущий валы перпендикулярны друг другу. Вращение от ведущего вала 1, через коническое колесо z1, передаётся на ведомые колёса z3 и z2, которые свободно вращаются на ведомом валу 2 навстречу друг другу. Муфта М, входя в зацепление с коническими колёсами z2 или z3, обеспечивает вращение вала 2 в прямом или обратном направлении.

| следующая лекция ==>
На ТЭС | ТОКАРНО-ВИНТОРЕЗНЫЙ СТАНОК

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Характеристики металлорежущих станков

Технологический агрегат, основное назначение которого заключается в обработке болванок резанием, называется металлорежущим станком. Он используется в случаях, когда заготовке необходимо придать определенную форму и размеры. Причем, обрабатывать таким образом можно различные материалы, а не только металл. Именно поэтому термин «металлорежущий станок» можно считать условным.

Станки распределяются по категориям, в зависимости от того или иного критерия. Например, этот вид оборудования классифицируют по типу производимых на них операций. Согласно классификации ЭНИМС станки делятся на 9 групп, а каждая из них, в свою очередь, подразделяется на 9 типов, подобранных на основе общих конструктивных и технологических признаков.

Характерной особенностью серийного производства станков является факт присвоения выпускаемым моделям машин конкретного обозначения. Название может состоять из нескольких цифр и букв:

  • цифра, с которой начинается обозначение, свидетельствует о номере группы станка;
  • вторая цифра указывает на номер типа агрегата;
  • третья и четвертая цифры определяют основной параметр оборудования либо обрабатываемого на нем изделия (высота центров, габариты стола, диаметр прутка);
  • буква, находящаяся после первой/второй цифры означает, что станок модернизировался, то есть базовая модель была видоизменена.

Проще всего разобрать нюансы обозначения на примере модели 7А36:

  • 7 — группа строгально-протяжная;
  • А — станок модернизирован;
  • 3 — тип поперечно-строгальный;
  • 6 — длина обрабатываемой детали не должна превышать 600 мм.

В случаях, когда в названии модели буква стоит в конце, то она означает класс точности станка. К примеру, буква П в обозначении 16К20П указывает на повышенный класс точности (нормальный класс точности не отмечается в названии).

Станки, оснащенные системой числового программного управления, можно распознать по названию модели, если в конце него имеется:

  • буква Ф;
  • цифра:
  • 1 — наличие цифровой индикации и предварительного набора координат;
  • 2 — наличие системы управления позиционного типа;
  • 3 — наличие системы управления контурного типа;
  • 4 — наличие системы комбинированного типа.

Например, станок 53А20Ф4 является зубофрезерным полуавтоматом, оснащенным системой ЧПУ комбинированного типа, а модель 6560Ф1 — вертикально-фрезерным станком с цифровой индикацией.

Агрегаты, оборудованные системой управления циклового типа, отличаются буквой Ц, которая ставится последней в обозначении модели (многорезцово-копировальный полуавтомат 1713Ц). Если машины оснащены оперативной системой управления, в конце названия указывается буква Т (токарный станок 16К20Т1).

Варианты комплектации оборудования инструментальным магазином отображаются в названии буквой М. Например, сверлильный станок повышенной точности 2350ПМФ2, оснащенный системой ЧПУ позиционного типа и инструментальным магазином.

Что касается универсальности оборудования, то оно делится на три типа: универсальное, специализированное, специальное.

Универсальные агрегаты пользуются особой популярностью в мелкосерийном и единичном производстве, так как на них можно обрабатывать разнообразные детали. Подобное оборудование характеризуется тем, что регулирование скоростей/подач осуществляется в широком диапазоне. К этому виду станков относятся: токарные (токарно-винторезные, токарно-револьверные), фрезерные, сверлильные, строгальные и многие другие.

Специализированное оборудование применяется в случаях, кода необходимо обрабатывать детали, отличающиеся общим наименованием, но разными габаритами. В эту группу включены станки, пригодные для изготовления коленвалов, муфт и труб, для нарезания резьбы, а также токарно-затыловочные станки и пр. Их основной особенностью является оперативная переналадка сменных механизмов, за счет чего они востребованы в серийном и крупносерийном производстве.

Специальные станки предназначены для работы с одним наименованием и размером изделия. Их целесообразно использовать в массовом и крупносерийном производстве.

Названия моделей специальных/специализированных станков отличается наличием индекса предприятия-изготовителя, который имеет буквенное обозначение (1-2 буквы). К примеру, ОАО «Егорьевскому станкостроительному заводу «Комсомолец» соответствует индекс ЕЗ, ОАО «Красный пролетарий» (Московский станкостроительный заврд) — МК. Следовательно, наименование станка, обрабатывающего диски памяти ЭВМ, выглядит следующим образом: МК 65-11.

В зависимости от точности оборудования, различают станки следующих классов:

  • Н (нормальная точность) — включает множество универсальных станков;
  • П (повышенная точность) — к нему относится оборудование, выполненное на основе агрегатов нормальной точности. Главное отличие таких станков — наличие ответственных деталей и узлов, к обработке, сборке и регулированию которых предъявляются более серьезные требования;
  • В (высокая точность) — требуемая точность оборудования достигается конструкцией отдельных механизмов, состоящих из качественных деталей, чья сборка/регулировка осуществлялась в соответствии с высокими требованиями;
  • А (особо высокая точность) — изготовление станков данного класса производится с учетом требований, превышающих требования в случае со станками категории В;
  • С (мастер-станки) — сюда относятся агрегаты, используемые для изготовления двух предыдущих классов.

К трем последним классам точности относятся прецизионные станки. Данное оборудование рекомендуется эксплуатировать в цехах, где на протяжении круглого года поддерживается определенная температура и влажность.

Станки классифицируют в зависимости от веса: легкие — максимальный вес 1 т; средние — масса не превышает 10 т; тяжелые — вес более 10 т. При этом тяжелые станки делятся на следующие подвиды: крупные (не более 3 т), тяжелые (не более 100 т), уникальные (более 100 т).

Металлорежущие станки по степени автоматизации могут быть автоматами, полуавтоматами или оборудованием, управление которым выполняется вручную. Последний вариант предполагает, что пуск/останов агрегата, переключение скоростей/подач, отвод инструмента, установку болванок, снятие готовой детали, а также прочие вспомогательные операции выполняет человек.

Полуавтомат — агрегат, функционирование которого производится автоматически по заданному циклу, правда, для его повторения необходимо вмешательство станочника. В этом случае рабочему приходится устанавливать заготовку на станке, снимать обработанное изделие и повторно запускать оборудование для выполнения цикла. Кстати, цикл — временной период, который отводится на выполнение той или иной повторяющейся операции. При этом количество параллельно обрабатываемых болванок не имеет значения.

Автомат представляет собой машину, в которой все движения (рабочие, вспомогательные), предусмотренные циклом, производятся автоматически. Следовательно, от станочника требуется лишь наблюдать за функционированием агрегата, выполнять контроль над качеством металлообработки. Он выполняет наладку станка (регулирует взаиморасположение болванки и инструмента с целью достижения первоначальных параметров обработки), если этого требует ситуация.

Месторасположения шпинделя — еще один критерий, согласно которому станки делятся на горизонтальные, вертикальные, наклонные.

В зависимости от степени концентрации операций металлорежущие машины могут быть как однопозиционными, так и многопозиционными. Следует отметить, что термин «концентрация операции» означает возможность обрабатывать на одном станке сразу несколько разных поверхностей, используя при этом различный инструмент. Конструкцией однопозиционного оборудования предусмотрена обработка поверхностей всего одной детали. На многопозиционном станке допускается обрабатывать сразу несколько заготовок.

В отдельную группу выделены комбинированные машины типа токарно-шлифовальных или строгально-фрезерных станков.

Размерный ряд

Основные параметры, обуславливающие геометрические размеры металлорежущего оборудования и геометрию заготовки, в большинстве случаев определяется действующими госстандартами. Комплекс этих численных значений, рассортированных по мере убывания, представляет собой размерный ряд однотипных агрегатов (станки имеют схожее конструкционное исполнение, кинематическую схему, внешние составляющие).

Читайте также  Как раскроить конус из металла?

Каждый станок, представленный в размерном ряду, оснащен стандартизованными комплектующими. Это значительно упрощает и удешевляет процесс его конструирования, производства и эксплуатации.

Построение размерных рядов осуществляется в соответствии с геометрической прогрессией, где основной параметр находится в том же ряду. Ниже представлена таблица, в которой можно ознакомиться с металлорежущими станками разных технологических категорий.

Размерные ряды станков в зависимости от технологической группы

Технологическая группа металлорежущих станков

Пределы изменения главного Параметра станка, мм

Знаменатель размерного ряда

Токарно-винторезные, токарные патронно-центровые и патронные станки

Наибольший диаметр изделия над станиной

Наибольший диаметр изделия

Токарные многошпиндельные прутковые горизонтальные автоматы

Наибольший условный диаметр отверстия при сверлении

Координатно-расточные, сверлильно- фрезерно-расточные вертикальные станки

Наибольший диаметр устанавливаемого изделия

3 ); удельные энергозатраты (единицы измерения кВт·ч);

  • эргономичность — уровень шума на рабочем месте; регулируемая мощность звука;
  • технологичность — удельные показатели трудоемкости производства станочного оборудования;
  • стандартизация/унификация — коэффициенты использования, определяемые относительно составляющих и их стоимости;
  • патентно-правовые — показатели патентной чистоты/защищенности;
  • безопасность — показатели, гарантирующие соблюдение основных требований , предъявляемых к безопасности эксплуатации машины.
  • В последние годы выбор подходящего станка осуществляется, исходя из соотношения цена-качество. Это дает возможность сопоставить разные модели оборудования со схожими параметрами.

    Надежность

    В современном машиностроении проблема надежности металлорежущих станков стоит чуть ли не на первом месте. Прежде всего следует прояснить, что надежность — это способность детали не терять функциональность в течение определенного периода. Другими словами, это свойство определяется долговечностью и исправностью изделия.

    Долговечность изделия является свойством, предполагающим сохранение его функциональности на протяжении гарантийного срока эксплуатации. В этом случае принимаются во внимание и техническое обслуживание (ТО), и всевозможные ремонты.

    Исправность представляет собой свойство, суть которого состоит в сохранении работоспособного состояния изделия на протяжении определенного времени. В данное понятие не входят подналадки, ТО и ремонты, то есть предмет должен безотказно функционировать определенный период.

    Работоспособностью принято считать состояние продукта, позволяющее ему выполнять собственные функции в рамках исходных параметров, которые определяются соответствующей нормативно-технической документацией.

    А.Н.Туполев, прославившийся на весь мир спроектированными самолетами, считал, что ненадежность, обнаруженная вдали от рабочего места конструктора, обходится весьма дорого. Если машина лишена надежности, то она не сможет продемонстрировать эффективную работу. Любая ее остановка по причине неисправности отдельных составляющих ухудшает технические характеристики в целом, а это приводит к материальным расходам или, что гораздо хуже, к катастрофе.

    Недостаток надежности оборудования — основная причина огромных потерь, которые претерпевает промышленность. В пользу этого утверждения свидетельствует статистика: расходы на ремонт и ТО станка, подсчитанные за весь период эксплуатации, превышают его исходную стоимость в восемь раз.

    Надежность — характеристика, закладываемая в оборудование на стадии его проектирования и реализуемая в процессе изготовления. На нее оказывает влияние качество деталей, точность сборки механизмов, способы контроля и методики испытания готового изделия.

    Показатели исправности/долговечности становятся очевидными только в ходе эксплуатации станка. Они неразделимо связаны с качеством изготовления агрегата, условиями его эксплуатации, правильностью техобслуживания и ремонта, профессионализмом обслуживающего персонала.

    Явление, когда деталь полностью/частично теряет работоспособность, имеет название — отказ. Причиной отказа может стать повреждение либо разрушение детали (поломка, износ, коррозия и пр.) или процессы, не связанные с дефектами изделия (ослабление натяга между подшипниками). Кроме полных и частичных отказов различают внезапные и постепенные, безопасные и опасные для человеческой жизни, исправимые и неисправимые.

    Определить показатели исправности/долговечности можно, используя теорию вероятности. Повысить их у готового станка вполне реально, однако, это потребует значительных финансовых затрат.

    Оценивая надежность продукта нельзя забывать об экономических составляющих.

    Лабораторная работа № 13. Исследование кинематических цепей металлорежущего станка

    Цель работы: научиться разбираться в кинематических схемах металлорежущих станков; ознакомиться с кинематическими схемами металлорежущих станков.

    Задание: изучить отдельные элементы, составить общее уравнение и рассчитать основные параметры кинематической цепи двенадцатиступенчатой коробки скоростей металлорежущего станка.

    ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ

    Кинематические цепи и кинематические схемы. Общие понятия

    Для анализа движений различных органов станков применяются упрощённые, условные графические схемы механизмов, дающие наглядное представление о кинематике станков и в некоторой степени представление об их конструкции. Такие схемы называются кинематическими, и для их вычерчивания применяют условные обозначения (согласно ГОСТ 2.770-68).

    Кинематическая схема станка состоит из отдельных кинематических цепей. Под кинематической цепью станка понимают совокупность ряда передач, обеспечивающих передачу движений от начального звена к конечному, например, от электродвигателя к шпинделю.

    Кинематические цепи состоят из отдельных элементов, называемых звеньями. Два взаимодействующих между собой звена составляют кинематическую пару, или передачу. Передачи передают движение от одного звена к другому или преобразуют одно движение в другое, например, вращательное — в поступательное.

    В передаче элемент, передающий движение, называется ведущим, а получающий движение — ведомым. Основным параметром передачи является передаточное отношение (i), которое показывает, во сколько раз частота вращения ведомого элемента (п2) больше или меньше частоты вращения ведущего элемента (щ):

    Передаточное отношение кинематической цепи равно произведению передаточных отношений всех последовательно соединённых передач, составляющих данную цепь:

    iu= ii ’ i? ’ is . ‘ in-

    Наиболее часто применяются шесть типов передач, комбинации которых позволяют создать самые разнообразные машины и механизмы — ремённые, цепные, зубчатые с цилиндрическими (оси параллельны) и коническими (оси перпендикулярны) колесами, червячные, реечные и винтовые (рис. 13.1).

    Рис. 13.1. Основные типы передач металлорежущих станков: а — ременная; б — цепная; в, г-зубчатые;

    д — червячная; е — реечная; ж — винтовая

    Ременная передача (рис. 13.1 я) осуществляется клиновидными, плоскими или круглыми ремнями. Передаточное отношение ременной передачи определяется из соотношения

    где т| = 0,98 — коэффициент, учитывающий проскальзывание ремня; di

    — диаметр ведущего шкива; d2 — диаметр ведомого шкива; щ и п2 -частоты вращения ведущего и ведомого валов.

    Цепная передача (рис. 13.16) осуществляется двумя звёздочками и соединяющей их роликовой цепью. Передаточное отношение цепной передачи равно

    где zi, z2 — количество зубьев ведущей и ведомой звёздочек; пь п2 -частоты вращения ведущего и ведомого валов.

    Зубчатая передача (рис. 13.1 в,г) состоит из пары цилиндрических или конических зубчатых колёс. Передаточное отношение зубчатой передачи равно

    где zi, z2 — количество зубьев ведущего и ведомого зубчатых колёс; пь п2 — частоты вращения ведущего и ведомого валов.

    Червячная передача (рис. 13.13) состоит из червячного колеса и червяка и применяется для резкого снижения частоты вращения. Червяк всегда является ведущим, а червячное колесо — ведомым элементом. Если число заходов червяка равно К, а червячное колесо имеет z зубьев, то передаточное отношение равно

    Реечная передача (рис. 13.1е) состоит из рейки и зубчатого колеса и служит для преобразования вращательного движения зубчатого колеса в поступательное движение рейки. Если число зубьев на колесе равно z, а модуль (величина зуба) и шаг (расстояние между вершинами соседних зубьев) рейки соответственно m и t, то при п оборотах шестерни рейка пройдёт путь S (мм):

    S = t z n = ср m z n.

    Винтовая передача (рис. 13.1э/с) состоит из винта и гайки. Она преобразует вращательное движение винта в поступательное движение гайки. Если шаг винта (расстояние между вершинами соседних витков) t, то путь гайки S (мм) за п оборотов винта равен

    Рассмотренные типы передач формировались в течение многих десятилетий. Достаточно вспомнить токарный станок Нартова, созданный в начале восемнадцатого века во времена Петра I.

    Практически постоянно передачи совершенствуются, увеличивая прочность и надёжность соединения. Одной из последних передач такого соединения является зацепление Новикова, которое с целью увеличения надёжности имеет эвольвентный профиль сечения зуба и его длины (рис. 13.2)

    В КНИТУ-КХТИ создано, на первый взгляд, совершенно неожиданное соединение двух шестерён, вращающихся одновременно в одном направлении (рис. 13.3). Это изобретение запатентовано и получило название зацепления Баязитова. Применение этого зацепления сокращает кинематическую схему, позволяя использовать более компактные передачи. Известно одно из применений этого сцепления в промышленности: на его основе работает механизм подачи ткани в швейной машине германского производства.

    Рис. 13.2. Зацепление

    Рис. 13.3. Зацепление Баязитова

    Для обеспечения регулирования частоты вращения шпинделя в кинематических цепях металлорежущих станков используются перечисленные ниже механизмы (рис. 13.4).

    1. Паросменные колёса (рис. 13.4Д), устанавливающиеся с помощью шпоночных или шлицевых соединений на ведущем 1 и ведомом 2 валах, для изменения частоты вращения ведомого вала колёса снимают с валов и меняют местами или устанавливают другую пару колёс.

    2. Блоки подвижных зубчатых колёс (рис. 13.46) обеспечивают быстрое переключение скоростей. Колёса zb z3, z5 жёстко насажены на вал 1. Блок, объединяющий колёса Z2, 24, z$, перемещаясь по валу 2, обеспечивает три передаточных отношения:

    Читайте также  Закаливание металла в домашних условиях

    Используются подвижные блоки с двумя, тремя и, реже, с четырьмя колёсами.

    3. Механизм перебора (рис. 13.4в) обеспечивает передачу вращения от ведущего шкива прямо на шпиндель 1 (муфта М включена ii = 1) либо через шестерни перебора и вал 2 на шпиндель (муфта М выключена):

    Перебор позволяет резко снизить частоту вращения шпинделя, например, при нарезании резьбы.

    • 4. Реверсивный механизм из цилиндрических зубчатых колёс (рис. 13.4г) обеспечивает вращение ведомого вала 2 в прямом и обратном направлении. С помощью кулачковой муфты М вращение от вала 1 к валу 2 передаётся либо через колёса zb zn, z2 (тогда направление вращения вала 2 совпадает с направлением вращения вала 7), либо через колёса z3, z4 (тогда направление вращения вала 2 не совпадает с направлением вращения вала 7).
    • 5. Реверсивный механизм с коническими зубчатыми колёсами (рис. 13.43) применяется в тех случаях, когда ведомый и ведущий валы перпендикулярны друг другу.

    Вращение от ведущего вала 7, через коническое колесо zb передаётся на ведомые колёса z3 и z2, которые свободно вращаются на ведомом валу 2 навстречу друг другу.

    Муфта М, входя в зацепление с коническими колёсами z2 или z3, обеспечивает вращение вала 2 в прямом или обратном направлении.

    В металлорежущих станках (со ступенчатым регулированием) частоты вращения шпинделя назначаются по закону геометрического ряда, то есть

    П3 = П2 (р = П1 ’ (р 2 . Щ = П1 ’ (р 1Ч ,

    где (р — знаменатель геометрической прогрессии.

    Рис. 13. 4. Механизмы металлорежущих станков: а — паросменные колёса; б — блок подвижных колёс; в — механизм перебора; г, д — реверсивные механизмы

    Отношение наибольшей частоты вращения шпинделя станка к наименьшей называется диапазоном регулирования станка R:

    Величина R показывает универсальность станка. Если число частот вращения шпинделя равно z, то

    а величина знаменателя геометрического ряда определяется:

    Относительное изменение частоты вращения между двумя соседними частотами вращения щ и П2, выраженное в процентах, представляет собой перепад скоростей А:

    А = (п2 — ni) / п2 • 100 % = (ф — 1) / ф • 100 % = const.

    Значения знаменателей геометрического ряда частот вращения и перепады скоростей металлорежущих станков стандартизированы и приведены в таблице:

    Стандартные значения знаменателей геометрического ряда и перепадов скоростей металлорежущих станков

    Кинематическая структура металлорежущих станков: Методические указания по контролирующе-обучающему модулю КОМ СТ-1 , страница 4

    2.2.5. Выше были определены семь параметров, характеризую­щих движение точки (а следовательно, и рабочих органов станка) в пространстве. Эти параметры необходимо знать, чтобы уметь осуществлять кинематическую настройку станков. Из названных семи параметров два последних — относительное и абсолютное положение траекторий в станках не настраиваются, так как они неизменны и определяются положением направляющих, по которым движутся рабочие органы станка. Настраиваемыми параметрами являются; траектория, путь, скорость, направление и исходное положение.

    Не все эти параметры необходимо настраивать при осущест­влении всякого движения. Все зависит от вида движения и траек­тории (см.табл.2.2). И в самом деле, представьте себе процесс шлифования: совершенно ясно, что движение скорости резания (вращение шлифовального круга) нет смысла настраивать на ис­ходное положение — совершенно безразлично, с какого положения круг начнет вращаться. Нет необходимости настраивать это дви­жение также на траекторию (она всегда круговая) и путь.

    2.3. Понятие о кинематических связях и кинематических группах

    2.3.1. Кинематические связи представляют собой связи между движущимися элементами станка.

    2.3.2. Кинематические связи показываются на так называе­мых структурных схемах. Условные обозначения элементов структурных схем

    показаны на рис.2.5.

    В качестве примера на рис.2.6 показана структурная схема винторезного станка. Станок имеет две исполнительные кинемати­ческие пары: вращательную — между шпинделем 1 и корпусом пе­редней бабки 2 и поступательную — между суппортом 3 и стани­ной 4. Эти пары обеспечивают траектории элементарных движений B1 и П2, образующих исполнительное движение Фv (B1П2) — сложное, двухэлементарное, обеспечивающее создание винтовой линии резьбы.

    2.3.3. Кинематическая связь, обеспечивающая создание траектории исполнительного движения, называется внутренней связью. Кинематическая связь между источником движения и внут­ренней связью является внешней связью. В рассматриваемом при­мере внутренняя связь — это связь мажду шпинделем 1 и ходовым винтом станка, а внешняя связь — это связь между электродви­гателем Ми внутренней связью. Цифрой 5 обозначено звено сое­динения связей.

    2.3.4. Сочетание источника движения, внутренней и внешней связей, обеспечивающих создание заданного исполнительного дви­жения, называется кинематической группой. Кинематические группы, имеющие во внутренней связи одну или несколько кинематических цепей, называются сложными группами. В рассматриваемом примере внутренняя связь представляет собой кинематическую цель между шпинделем и ходовым винтом, поэтому данная кинематическая груп­па является сложной.

    2.3.5. Для того, чтобы рассмотреть понятие о простых ки­нематических группах следует обратиться к рис.2.7. На нем по­казана структурная схема токарно-винторезного станка. Структура этого станка состоит из двух частных структур: структуры вин­торезного станка (она была показана отдельно на рис.2.6) и структуры токарного станка. Если токарно-винторезный станок рассматривать как простой токарный, то в его структуре можно выделить две кинематические группы — группу движения скорости резания и группу движения подачи. Первая группа создаёт формо­образующее движение скорости резания ФV (B1) -вращение шпин­деля. Внутренняя связь этой группы представляет собой вращательную пару между шпинделем 1 и корпусом передней бабки 2. Вторая группа создает формообразующее движение подачи Фs (П2) —

    Условные обозначения элементов структурных схем

    ССтруктурная схема винторезного станка

    Структурная форма токарно-винторезного станка

    перемещение суппорта. Внутренняя связь этой группы представ­ляет собой поступательную пару между суппортом 3 и станиной 4. Внешние связи идут: в первой группе от двигателя М к шпинделю, во второй — от двигателя М к реечной шестерне 5. которая перекатываясь по неподвижной рейке 6, увлекает за собой суппорт.

    При нарезании резьбы продольное перемещение суппорту сообщается от кодового винта 8, а при токарной обработке — от реечной шестерни 5.

    • АлтГТУ 419
    • АлтГУ 113
    • АмПГУ 296
    • АГТУ 267
    • БИТТУ 794
    • БГТУ «Военмех» 1191
    • БГМУ 172
    • БГТУ 603
    • БГУ 155
    • БГУИР 391
    • БелГУТ 4908
    • БГЭУ 963
    • БНТУ 1070
    • БТЭУ ПК 689
    • БрГУ 179
    • ВНТУ 120
    • ВГУЭС 426
    • ВлГУ 645
    • ВМедА 611
    • ВолгГТУ 235
    • ВНУ им. Даля 166
    • ВЗФЭИ 245
    • ВятГСХА 101
    • ВятГГУ 139
    • ВятГУ 559
    • ГГДСК 171
    • ГомГМК 501
    • ГГМУ 1966
    • ГГТУ им. Сухого 4467
    • ГГУ им. Скорины 1590
    • ГМА им. Макарова 299
    • ДГПУ 159
    • ДальГАУ 279
    • ДВГГУ 134
    • ДВГМУ 408
    • ДВГТУ 936
    • ДВГУПС 305
    • ДВФУ 949
    • ДонГТУ 498
    • ДИТМ МНТУ 109
    • ИвГМА 488
    • ИГХТУ 131
    • ИжГТУ 145
    • КемГППК 171
    • КемГУ 508
    • КГМТУ 270
    • КировАТ 147
    • КГКСЭП 407
    • КГТА им. Дегтярева 174
    • КнАГТУ 2910
    • КрасГАУ 345
    • КрасГМУ 629
    • КГПУ им. Астафьева 133
    • КГТУ (СФУ) 567
    • КГТЭИ (СФУ) 112
    • КПК №2 177
    • КубГТУ 138
    • КубГУ 109
    • КузГПА 182
    • КузГТУ 789
    • МГТУ им. Носова 369
    • МГЭУ им. Сахарова 232
    • МГЭК 249
    • МГПУ 165
    • МАИ 144
    • МАДИ 151
    • МГИУ 1179
    • МГОУ 121
    • МГСУ 331
    • МГУ 273
    • МГУКИ 101
    • МГУПИ 225
    • МГУПС (МИИТ) 637
    • МГУТУ 122
    • МТУСИ 179
    • ХАИ 656
    • ТПУ 455
    • НИУ МЭИ 640
    • НМСУ «Горный» 1701
    • ХПИ 1534
    • НТУУ «КПИ» 213
    • НУК им. Макарова 543
    • НВ 1001
    • НГАВТ 362
    • НГАУ 411
    • НГАСУ 817
    • НГМУ 665
    • НГПУ 214
    • НГТУ 4610
    • НГУ 1993
    • НГУЭУ 499
    • НИИ 201
    • ОмГТУ 302
    • ОмГУПС 230
    • СПбПК №4 115
    • ПГУПС 2489
    • ПГПУ им. Короленко 296
    • ПНТУ им. Кондратюка 120
    • РАНХиГС 190
    • РОАТ МИИТ 608
    • РТА 245
    • РГГМУ 117
    • РГПУ им. Герцена 123
    • РГППУ 142
    • РГСУ 162
    • «МАТИ» — РГТУ 121
    • РГУНиГ 260
    • РЭУ им. Плеханова 123
    • РГАТУ им. Соловьёва 219
    • РязГМУ 125
    • РГРТУ 666
    • СамГТУ 131
    • СПбГАСУ 315
    • ИНЖЭКОН 328
    • СПбГИПСР 136
    • СПбГЛТУ им. Кирова 227
    • СПбГМТУ 143
    • СПбГПМУ 146
    • СПбГПУ 1599
    • СПбГТИ (ТУ) 293
    • СПбГТУРП 236
    • СПбГУ 578
    • ГУАП 524
    • СПбГУНиПТ 291
    • СПбГУПТД 438
    • СПбГУСЭ 226
    • СПбГУТ 194
    • СПГУТД 151
    • СПбГУЭФ 145
    • СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
    • ПИМаш 247
    • НИУ ИТМО 531
    • СГТУ им. Гагарина 114
    • СахГУ 278
    • СЗТУ 484
    • СибАГС 249
    • СибГАУ 462
    • СибГИУ 1654
    • СибГТУ 946
    • СГУПС 1473
    • СибГУТИ 2083
    • СибУПК 377
    • СФУ 2424
    • СНАУ 567
    • СумГУ 768
    • ТРТУ 149
    • ТОГУ 551
    • ТГЭУ 325
    • ТГУ (Томск) 276
    • ТГПУ 181
    • ТулГУ 553
    • УкрГАЖТ 234
    • УлГТУ 536
    • УИПКПРО 123
    • УрГПУ 195
    • УГТУ-УПИ 758
    • УГНТУ 570
    • УГТУ 134
    • ХГАЭП 138
    • ХГАФК 110
    • ХНАГХ 407
    • ХНУВД 512
    • ХНУ им. Каразина 305
    • ХНУРЭ 325
    • ХНЭУ 495
    • ЦПУ 157
    • ЧитГУ 220
    • ЮУрГУ 309

    Полный список ВУЗов

    • О проекте
    • Реклама на сайте
    • Правообладателям
    • Правила
    • Обратная связь

    Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).